一、小功率电动机的分类 按国家标准规则,小功率电动机指折算至1500r/min(转/分)时接连额外功率不超越1.1kw的电动机,也称为微电动机或马力电动机,其分类如下:
1、小功率电动机分为以下4种:
1) 小功率异步电动机;
① 三相异步电动机;
② 单相电阻起动电动机;
③ 单相电容起动电动机;
④ 单相电容作业电动机;
⑤ 单相电容双值电动机;
⑥ 罩极异步电动机。
2) 小功率同步电动机;
① 永磁同步电动机;
② 磁阻同步电动机;
③ 磁滞(zhi)同步电动机;
3) 小功率直流电动机;
① 有刷直流电动机;
A、励磁直流电动机;B、永磁直流电动机。
② 无刷直流电动机。
4) 小功率沟通换向器电动机;
① 单相串激电动机;
② 交直流两用电动机;
③ 推斥电动机。 二、电机的作业原理
1、安培环路规则——全电流规则本规则阐(chan
)述电流发生磁场的规则,由式表达:上式阐明沿任一条闭合回路L,磁场强度的线积分等于该闭合路所围住的全电流。
将全电流规则用到电机中,由于电机磁路一般可按不同的资料和几许尺度分红几段,每段中的磁场强度是相同的,因而可将上式写成:Hi—-第i段磁路磁场强度(A/m)Li—-第i段磁路计算长度(m)Wi—-磁势(A)W—线圈匝数
磁场感应电流发生的强弱及方向由磁感应强度表明。形象的描绘磁场用磁力线,磁力线是闭合曲线,磁力线的方向与发生磁场的电流之间契合右螺旋规则。穿过单位面积的磁力线数便是感应强度B.磁感应强度不只与电流有关,并且与周围介质有关,当周围放有铁磁物质时,磁场会大大加强,这是由于不同的介质有不同的磁导率,磁导率用u0表明。真空磁导率磁场物质u为u0的几百倍至几千倍,并且与磁场强度有关,不是常数,磁场强与磁感应强度关系为H=B/u式中B—— 表明磁感应强度(T)U——表明磁导率(H/m)H——表明磁场强度,也叫磁势(A/m)在均匀磁场中,穿过面积S的磁力线界说为磁通。
2、电磁力规则本规则
论述处于磁场中的载流导体受有电磁力效果。当磁场与载流导体互相笔直时,效果在导体互相笔直时,效果在导体的电磁力为f=BiL式中
f——电磁力(N)
B———磁感应强度(T)
i—–导体的电流(A)
L—–导体的有用长度(m)
电磁力f的方向由左手定则断定:磁通指向手心,伸直四指指电流方向,笔直的拇指指电磁方向。
3、电磁感应规则本规则
论述磁通改动发生感生电势的规则。
⑴改动磁通发生的感应电势——变压器电势
式中W—与磁通Φ相交链的线圈匝数Φ—与线圈交链的磁通(Wb)t—时刻(s)e—感应动势(V)
⑵切开电势,导线在磁场中运动并切开磁力线时,导体中发生感应电动势:e=BL.V式中B—磁感应强度(T)L—导线有用长度V—导线笔直于磁场的运动速度
上式感应电势方向由右手定则确认,手心迎着磁通、笔直的拇指指向导体运动方向,平行四指指向感应电势方向。
4、能量守恒原理
在质量不变的物理体系中,能量总是守恒的,能量既不能随便发生,也不能随便消失,而仅能改换的办法。在电动机能量的平衡关系式为:电源输入的电能=磁场储能的添加+热能的能量损耗+机械能的输出式中:转换为热能的能量损耗首要包括三部分
⑴定、转子绕组铜耗;
⑵交变磁通在铁芯的铁耗;
⑶通风、冲突发生的机械损耗。
三、单相异步电动机作业原理
在三项点会集,当定子三相绕组接到三相沟通电源时,对称三相沟通电流在
三相对称绕组中流转,发生圆形旋转磁势和磁场,从下图表明:电流随时刻改动,发生磁势和磁场在空间旋转,旋转速度由电源频率f和电机极数p决议。n=2×60/p*f式中n—旋转磁转速(r/min)p—电机极数
f—电源频率(HZ)在单相电机中,由于单相绕组发生的使脉振磁场,电机没有起动转矩,不能起动,如下图所示:
因而在单相电机定子铁芯中嵌放两绕组且其轴线在空间相隔90°电视点,两相绕组的线径、匝数散布个不相同,其间一项绕组称为主绕组(用M表明)。另一项绕组称为付绕组(用A表明)。付绕组铁移相元件接入电源。结构原理如下图:
在单相电机中,若定子上的主、付两相绕组彻底对称,两相绕组接到两相对称电源,则与三相电机相同也发生在空间旋转的圆形旋转磁势和磁场,如下图:
可见对称绕组通入对称两相电流发生的旋转磁势与三相电机发生旋转磁势相同。其旋转速度与电源频率和电机极数有关:n=120f/p
在单相电机的转子中铸有许多互相相连通的鼠笼形铝导条。
当电机中磁场以n速度旋转时,处于旋转磁场中的转子导条就会切开磁力线而发生感应电势和感应电流,感应电流在磁场的效果下发生电磁力和电磁力矩,构成必定得转速n’。一般情况下电机转速n’不等于旋转磁场转速n。由于n’=n时,转子导条相对旋转磁场是停止的,导条中就不会发生感应电势和感应电流,电机就不会电磁力矩,电机的转速就会天然下降。因转子速度一向低于旋转磁场速度,故此种电机为“单相异步电动机”。
四、电容作业单相异步
电动机作业绕组及主绕组M与副绕组A的轴线在空间相隔90°电视点,副绕组串联一个电容C在于作业绕组并接与电源,由于付绕组串联了电容所以副绕组中的电流在相位上超前于主绕组电流,这样由单相电流i分解成具有时刻相位差的两相电流iM和Ia,因而电机的两相绕组能发生圆形或椭圆形的旋转磁场。
2、无刷直流电动机
无刷直流电动机便是变频技能与直流电机相结合的产品,其具有用率高、噪音低、调速精度高、振荡小、调速规模宽、寿命长等特色。下面就空调用无刷直流电机的组成及作业原理作扼要介绍:
⑴直流电机的组成
直流电机本体:定子首要采纳会集式绕组,依据操控不同,绕组相数有单相、二相、三相、四持平结构,用的最多的是三相绕组结构,绕组接法有星型接法和环形接法两种,绝大部分绕组选用星型接法。转子部分选用磁钢,磁钢供给电机的主磁场。电机操控部分:无刷电机的操控办法首要有PAM(脉幅调制技能)和 PWM(脉宽调制技能),两种操控办法各有优缺陷。
高压油方位传感器PWM驱动电路原理框图,首要由操控电路、逆变电路、三角波发生器、比较器、维护电路等组成。从原理框图能够看出,无刷直流电机的操控部分只包括一向一交变频电路中的逆
变部分,整流及滤波部分由空调的主电控完结。
⑵作业原理
众所周知,永磁体供给的磁极磁场在电机旋转过程中固定不变的,这便是要求每个时刻定子绕组发生的电枢磁场有必要与转子的磁极磁场相对应,即绕组的电流方向、导通与关断受转子方位的操控。因而,无刷直流电机有必要有转子方位信号输出给电机的操控电路,电机的操控电路依据转子方位信号来操控相应的功率开关管的导通与关断,然后操控相应绕组的电流方向、导通与关断。定子绕组若按必定的通电次第进行切换,就能够构成一个与转子方位对应的旋转磁场,使电机按要求的旋转方向旋转。相对磁钢的某一磁极而言,每个时刻与它对应的电枢磁场是固定的,即绕组的电流方向是固定的,这与有刷直流电机相似。
无刷直流电机作业原理图,绕组为三相星形接法,120度均布,选用三相半桥驱动办法,转子为一对极。在图示方位,磁钢的磁极中心线与A相绕组对齐,此刻的操控电路依据转子方位检测信号,使S1开关管触发导通,B相绕组通电,在B相绕组磁场的效果下,转子将顺时针旋转120独门,抵达虚线转子所示的方位,磁钢的磁极中心线与B相绕组对齐,此刻,操控电路依据转子方位检测信号,使S1开关管关断,使S3开关管导通,A相绕组通电,转子在A相绕组磁场的效果下,转子将顺时针旋转120度,按上述通电次第循环导通,转子就顺时针旋转下去。无刷直流电机收集转子方位信号,前者,电机结构简略,但电机起动困难;后者,电机结构稍杂乱,但起动平稳、牢靠,现在大部分的无刷直流电机均选用后者。方位传感器的品种许多,空调用的无刷直流电机一般选用霍尔元件作为方位传感器。
无刷直流电机大部分选用三相星形绕组结构,桥式操控电路,下面就二相导通星形三相六状况的无刷直流电机的驱动原理作具体介绍:在此电机结构中,电机一般需求三个霍尔元件。两个霍尔元件之间的空间夹角为120度电视点,所以输出的脉冲信号相隔120度电视点。从真值表能够看出,每个霍尔元件一次导通 180度,每隔60度必有一个霍尔元件的输出状况发生却换,三个霍尔元件的输出状况的组合共有六种。与上述的霍尔元件的输出状况相对应,在一个周期内,三相绕组距离60度电视点换相一次,每个时刻有两条相绕组导通,每相绕组接连导通120度。每相绕组正反向各导通一次,导通时刻占三分之二周期。假定电枢各相绕组的导通次第为:UV\UW\VW\VU\WU\WV。
电机在该电枢磁场的效果下,按既定方向旋转。真值表的参数有必要与操控电路的逻辑程序相吻合,电枢磁场与转子主磁场将不匹配,电机将能作业或倒转。
⑶电机调速
就调速原理来说,无刷直流电机相似于一般的直流电机,经过改动电枢两头的直流电压巨细来改动电动机的转速。无刷直流电机有两种改动电压的办法:PAM 和PWM,PAM是电压的脉冲度坚持不变,调理电压的幅值巨细来改动电压的平均值巨细;PWM正好相反,即电压脉冲幅值不变,脉冲宽度磕掉。PAM办法调速。其调速线性度好、噪音低,操控电路简略,但线路较杂乱,噪音较大,首要用于高压电机。
⑷PWM调速的完成
Vi为固定频率和固定电压的三角波,Vsp为直流电机电压,两者输入一比较,Vi输入比较器的同相端。当Vsp大于Vi时,比较器输出信号Vo为高电平,当Vsp小于Vi时,比较器输出信号Vo为低电平,Vo为一系列等宽度的脉冲波形,调理Vsp电压的巨细,即可调理Vo的脉冲宽度的巨细。直流高压 Vm施加到电机绕组两头,即可在绕组两头得到脉冲电压幅值不变,脉冲电压宽度可调的电压,调理Vo的脉宽占空比,机可调理电机绕组两头的电压平均值的巨细,然后调理电机转速。PWM操控办法输出给绕组的电压波形是一系列等宽度的矩形波,矩形波意义较大成分的谐波。
在某些场合,为了削减谐波对电机发生的不良影响,如转矩脉动、振荡噪音和附加损耗的添加等,期望输给绕组的电压为正弦波,因而操控办法就要选用正弦脉宽调制技能(SPWM)在PWM操控办法的基础上,吧Vsp电压由输入直流电压该为输入正弦波电压,Vo即为一组幅值不变,宽度按正弦波规则改动的矩形脉冲波。用Vo来操控逆变电路的开关管的导通与关断,输给电机绕组的电压的平均值即按正弦规则改动,然后改进电机的功能。在有特殊要求运用场合,能够改动 Vsp电压的性质来改动PWM操控办法的特性,是PWM操控办法满意运用要求。
⑸运用
由于选用了变频技能和方位传感技能,使无刷直流电机承继了有刷直流电机的特性,又无有刷直流电机的缺陷,所以直流电机得到迅速发展,在各个领域得到了广泛的运用。以家用变频空调为例,运用无刷直流电机,电机转速的调理规模很宽,在变频空调需求快速制冷、制热;无刷直流电机易于完成准确操控;无刷直流电机的效率高,为变频空调完成高能效比供给保证。
七、电机首要参数
1、空载输入电流:是指电机在额外作业电压、额外电源频率、额外电容下、空载作业(轴上输出功率为零)情况下,流入电动机的电流称为空载电流。单位:A或mA.
2、空载输入功率:是指电机在额外作业电压、额外电源频率、额外电容下、空载作业(轴上输出功率为零)情况下,流入电动机的功率称为空载功率。这部分功率耗费首要体现在磁场储能,定、转子绕组铜耗和铝耗,交变磁通在铁芯损耗,通风、轴承冲突发生机械耗费。单位:W(瓦)
3、负载输入电流:是指电动机在额外作业电压、额外电源频率、额外电容下、带额外负载作业在额外转速下,所输入电机的电流。单位:A或mA.
4、负载输出功率:是指电动机在额外作业电压、额外电源频率、额外电容下、带额外负载作业在额外转速下,轴伸端所输出的功率。单位:W(瓦)。
5、温升:是指电动机在拟定测验条件下作业,内部绕组与铁芯部分的温度相对于测验环境温度的升高值。现在较常用的测验办法为绕组电阻法。K=(R1-R0)\(234.5+T0)-(T1-T0)
6、噪音:电机噪音可分为机械噪音和电磁噪音。机械噪音一般由电机装置不良定、转子擦边及轴承噪音等构成。定转子气隙不均匀受装置零件同轴度的影响较大,磁场过于饱尝规划功率较大电机的资料约束形成。噪音用dB表明。
八、规划
单相电容作业异步电动机有必要供给参数:现在空调电机规划而言具有下述条件之一即可:1、额外电压、频率、电容、负载转速、负载输出功率、外形装置;2、额外电压、频率、电容、负载转速、实践负载、外形装置;3、额外电压、频率、电容、负载转速、样机、外形装置;4、额外电压、频率、电容、负载转速、T-S曲线、外形装置;
九、那些参数改动可引起电机本钱添加在电机规划已是最优化状况下,下述要求有必要添加本钱:1、负载不变情况下,要求进步转速;2、负载不变情况下,要求降低温升;
十、现在空调电机的品种